Sterowanie w systemach mechatronicznych - V sem.
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMTAZWSI-SSM |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Sterowanie w systemach mechatronicznych - V sem. |
Jednostka: | Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | baskijski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | I stopnia |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | Razem60/x Wykład30 Cwicz22/+ Lab8/z |
Przedmioty wprowadzające: | Podstawy automatyki Systemy mikroprocesorowe |
Autor: | dr inż. Marek JAWOROWICZ dr inz. Stanisław LIPSKI |
Skrócony opis: |
Elementy i zespoły układów pneumatycznych, elektropneumatycznych. Zasady budowania schematów EP, realizacje zdarzeń procesowych i czasowych sterowania. Parametry siłowników i zasady ich doboru do układu. Dobór zaworów i elektrozaworów sterujących i pomocniczych. Analiza bilansu powietrza. Łączenie elementów układu EP i jego uruchamianie. Implementacje algorytmów sterowania dyskretnego PID, FLC w układach sterowania procesami. Projektowanie i modelowanie układów sterowania pneumatycznego i elektryczno-pneumatycznego w środowisku Automation Studio/FluidSim. Przykłady aplikacji Przyrządy giroskopowe mechatroniki. Klasyfikacje, konstrukcje, technologie i zastosowania giroskopów w mechatronice. Podstawowa teoria giroskopu. Twierdzenie Rezalya. Reakcja żyroskopu na siły zewnętrzne. Prawo precesji żyroskopu. |
Pełny opis: |
Tematy wykładów: Sterowanie w strukturze SM w oparciu o zintegrowaną informację o stanie systemu i otoczenia. Inżynieria SM - modele i technologie realizacji w przykładach. Regulacja kaskadowa PID w układach serwomechanizmów pozycjonowania i regulacji prędkości. Układy PWM oraz sprzężenie sterowników z elementami wykonawczymi - silnikami DC i BLDC. Projektowanie regulatorów dla napędów osi robotów z wykorzystaniem Control Toolbox/ SISO Design_Tool oraz Signal Constraint/Matlab. Elementy i zespoły układów pneumatycznych, elektropneumatycznych. Zasady budowania schematów EP, realizacje zdarzeń procesowych i czasowych sterowania. Parametry siłowników i zasady ich doboru do układu. Dobór zaworów i elektrozaworów sterujących i pomocniczych. Analiza bilansu powietrza. Łączenie elementów układu EP i jego uruchamianie. Implementacje algorytmów sterowania dyskretnego PID, FLC w układach sterowania procesami. Projektowanie i modelowanie układów sterowania pneumatycznego i elektryczno-pneumatycznego w środowisku Automation Studio/FluidSim. Przykłady aplikacji Przyrządy giroskopowe mechatroniki. Klasyfikacje, konstrukcje, technologie i zastosowania giroskopów w mechatronice. Podstawowa teoria giroskopu. Twierdzenie Rezalya. Reakcja żyroskopu na siły zewnętrzne. Prawo precesji żyroskopu. Nowoczesne giroskopowe systemy orientacji i stabilizacji dla mechatroniki. Giroskopy scalone, laserowe, biochemiczne, nanogiroskopy. Stosowane aplikacje i rozwiązania automatyki z giroskopami. Układy stabilizacji dla modeli dyplomowych sterowanych falą elektromagnetyczną Systemy komunikacyjne i interfejsy z mikrokontrolerami dla giroskopów. Magistrala I2C. Interfejs SPI. Interfejs Microwire Tematy ćwiczeń: Analiza funkcjonalna SM w kontekście zadań sterowania i regulacji. Wyznaczanie modelu dyskretnego regulatora dla układu jednoosiowego manipulatora z napędem DC. Implementacja regulatora w m.pliku/Matlab Obliczenia siłowników i ich dobór katalogowy na podstawie wymagań procesu. Opracowywanie struktury fizycznej zaworów pneumatycznych i EP realizujących zadaną funkcję logiczną Wyznaczanie i badanie symulacyjnego modelu sterowania elektropneumatycznego w środowisku FluidSim. Wyznaczanie ruchu punktu materialnego i ciała sztywnego. Wyznaczanie wyjściowego modelu matematycznego giroskopu na ruchomej podstawie. Wyznaczanie uproszczonych równań ruchu giroskopu. Wyznaczanie ciągłego i dyskretnego modelu badawczego giroskopu. Analiza aplikacji do rejestracji danych z giroskopu MEMS. Określanie położenia kątowego obiektu na podstawie rejestracji danych. Tematy laboratoriów: Badanie napędu pneumatycznego z regulatorami PID, FLC oraz neuronowym. Łączenie, uruchamianie i badania układu sterowania elektropneumatycznego procesem technologicznym. Badanie dokładności i powtarzalności sterowania położeniem serwomechanizmu DC. Analiza i uruchamianie aplikacji do rejestracji danych z giroskopu MEMS. Badanie określanie położenia kątowego obiektu na podstawie rejestracji danych. |
Literatura: |
W. Kwiatkowski: Podstawy teorii sterowania, WAT 2002r. T. Kaczorek i inni; Podstawy teorii sterowania, WNT 2006r. J. Brzózka: Ćwiczenia z automatyki w Matlabie i Simulinku, WNT. J. Przepiórkowski: Silniki elektryczne w praktyce elektronika, BTC. M. Szymkat: Komputerowe wspomaganie w projektowaniu układów regulacji, WNT. W. Szenajchi; Napęd i sterowanie pneumatyczne, WNT Warszawa 1997r. Z. Koruba J. Osiecki .Elementy mechaniki zaawansowanej. Wydawnictwo Politechniki Święto-krzyskiej, 2007. Massalski J., Massalska M. Fizyka dla inżynierów, Fizyka klasyczna, T. I, WNT, Warszawa 2005. Z. Koruba. Elementy teorii i zastosowań giroskopu sterowanego, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2008. J. Kwaśniewski: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, btc, 2008. Ljubo Vlacic. Intelligent Vehicle Technologies and trends, e-book, 2009. Caterina Ciminelli,Francesco Dell'Olio. Advances in Gyroscope Technologies, Springer , 2012. В.А. Матвеев. Гироскоп это просто. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, e-book, 2012. Журавлев В.Ф. Бесплатформенная инерциальная навигационная система минимальной размерности. Изв.РАН МТТ, 2005. |
Efekty uczenia się: |
Wiedza: zna modele fizyczne elementów i układów mechatronicznych wraz elementami automatyki i teorii sterowania w odniesieniu do algorytmów sterowania i ich technicznej realizacji w systemach mechatronicznych zna sposoby zapisu konstrukcji oraz schematów funkcjonalnych i strukturalnych układów i urządzeń mechatronicznych jako układów regulacji oraz symulacji ich działania i ich modeli z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania rozumie pozatechniczne uwarunkowania działalności inżynierskiej, zna podstawowe zasady bezpieczeństwa i higieny pracy z urządzeniami mechatronicznymi Umiejetności: potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie, założenia dotyczące wyboru kryteriów jakościowych, metod analizy zakładanych funkcji celów oraz wyboru struktury modelu regulatora i układu mechatronicznego jako układu regulacji potrafi stosować aparat matematyczny właściwy dla dyscyplin naukowych nauczanych na kierunku mechatronika, potrafi rozwiązać podstawowe zagadnienia matematyczne występujące w procesie projektowania układów mechatronicznych umie analizować i projektować proste układy automatyki, potrafi opracować algorytm, potrafi formułować i rozwiązywać proste zadania inżynierskie z dziedziny układów sterowania w systemach mechatroniki potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami i narzędziami komputerowego wspomagania uruchamiania, testowania urządzeń sterujących w systemie mechatronicznym. Potrafi zaplanować, przeprowadzić testy aplikacji regulatora, sterownika oraz dokonać oceny układu z uwzględnieniem kryteriów jakościowych używając właściwych metod, technik i narzędzi Kompetencje społeczne: ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania potrafi określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnego testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń rachunkowych z wykorzystaniem środowiska Fluid Sim Ocena końcowa z egzaminu jest średnią ważoną z ocen pisemnego testu egzaminacyjnego i zaliczenia zadań grupowych z ćwiczeń Zaliczenie ćwiczeń na ocenę odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen za wszystkie wykonane i zaliczone ćwiczenia. Efekty W1, W2, W3, sprawdzane są na ćwiczeniach i egzaminie pisemnym w postaci testu sprawdzającego z zadaniami zamkniętymi oraz podczas rozwiązywania zadań grupowych na ćwiczeniach laboratoryjnych |
Praktyki zawodowe: |
Brak |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.